ANSYS在IC封装行业的应用

电子封装的现状及发展趋势

电子封装的现状及发展趋势 现代电子信息技术飞速发展，电子产品向小型化、便携化、多功能化方向发展.电子封装材料和技术使电子器件最终成为有功能的产品.现已研发出多种新型封装材料、技术和工艺.电子封装正在与电子设计和制造一起，共同推动着信息化社会的发展一?电子封装材料现状近年来，封装材料的发展一直呈现快速增长的态势.电子封装材 料用于承载电子元器件及其连接线路，并具有良好的电绝缘性.封装对芯片具有机械支撑和环境保护作用，对器件和电路的热性能和可靠性起着重要作用.理想的电子封装材料必须满足以下基本要求：1）高热导率，低介电常数、低介电损耗，有较好的高频、高功率性能；2）热膨胀系数（CTE）与Si或GaAs芯片匹配，避免芯片的热应力损坏;3）有足够的强度、刚度，对芯片起到支撑和保护的作用；4）成本尽可能低，满足大规模商业化应用的要求；5）密度尽可能小（主要指航空航天和移动通信设备）,并具有电磁屏蔽和射频屏蔽的特性。电子圭寸装材料主要包括基板、布线、框架、层间介质和密封材料. 1.1基板 高电阻率、高热导率和低介电常数是集成电路对封装用基片的最基本要求，同时还应与硅片具有良好的热匹配、易成型、高表面平整度、易金属化、易加工、低成本并具有一定的机械性能电子封装基片材料的种类很多，包括：陶瓷、环氧玻璃、金刚石、金属及金属基复合材料等. 1.1.1陶瓷

陶瓷是电子封装中常用的一种基片材料，具有较高的绝缘性能和优异的高频特性，同时线膨胀系数与电子元器件非常相近，化学性能非常稳定且热导率高随着美国、日本等发达国家相继研究并推出叠片多层陶瓷基片，陶瓷基片成为当今世界上广泛应用的几种高技术陶瓷之一目前已投人使用的高导热陶瓷基片材料有A12q,AIN,SIC和B或）等? 1.1.2环氧玻璃 环氧玻璃是进行引脚和塑料封装成本最低的一种，常用于单层、双层或多层印刷板，是一种由环氧树脂和玻璃纤维（基础材料）组成的复合材料.此种材料的力学性能良好，但导热性较差，电性能和线膨胀系数匹配一般.由于其价格低廉，因而在表面安装（SMT）中得到了广泛应用. 1.1.3金刚石 天然金刚石具有作为半导体器件封装所必需的优良的性能，如高热导率（200W八m?K）,25oC）、低介电常数（5.5）、高电阻率（1016n em）和击穿场强（1000kV/mm）.从20世纪60年代起，在微电子界利用金刚石作为半导体器件封装基片，并将金刚石作为散热材料，应用于微波雪崩二极管、GeIMPATT碰撞雪崩及渡越时间二极管）和激光器，提高了它们的输出功率.但是，受天然金刚石或高温高压下合成金刚石昂贵的价格和尺寸的限制，这种技术无法大规模推广. 1.1.4金属基复合材料

电子封装材料典型应用

电子封装材料典型应用 电子封装材料是用于承载电子元器件及其互连线，并具有良好电绝缘性能的基本材料，主要起机械支持、密封保护、信号传递、散失电子元件所产生的热量等作用，是高功率集成电路的重要组成部分。因此对于封装材料的性能要求有以下几点：具有良好的化学稳定性，导热性能好，热膨胀系数小，有较好的机械强度，便于加工，价格低廉，便于自动化生产等。然而，由于封装场合的多样化以及其所使用场合的差异性，原始的单一封装材料已经不能满足日益发展的集成电路的需要，进而出现了许多新型的封装材料，其中一些典型材料的种类及应用场合列举如下。 1、金属 金属材料早已开发成功并用于电子封装中，因其热导率和机械强度高、加工性能好，因此在封装行业得到了广泛的应用。表1为几种传统封装金属材料的一些基本特性。其中铝的热导率高、质量轻、价格低、易加工，是最常用的封装材料。但由于铝的线膨胀系数α 与Si的线膨胀系数(α1为4．1×10?6/K)和GaAs 1 的线膨胀系数(α1为5．8×10?6/K)相差较大，所以，器件工作时热循环所产生的较大热应力经常导致器件失效，铜材也存在类似的问题。Invar(镍铁合金)和Kovar(铁镍钴合金)系列合金具有非常低的线膨胀系数和良好的焊接性，但电阻很大，导热能力较差，只能作为小功率整流器的散热和连接材料。W和Mo具有与Si相近的线膨胀系数，且其导热性比Kovar合金好，故常用于半导体Si片的支撑材料。但由于W、Mo与Si的浸润性不好、可焊性差，常需要在表面镀上或涂覆特殊的Ag基合金或Ni，从而增加了工序，使材料可靠性变差，提高了成本，增加了污染。此外，W，Mo，Cu的密度较大，不宜作航空、航天材料；而且w，Mo价格昂贵，生产成本高，不适合大量使用。

电子封装材料

高硅铝电子封装材料及课堂报告总结 摘要 关键词 Abstract Keyword 目录

第一章高硅铝电子封装材料 1.1应用背景 由于集成电路的集成度迅猛增加，导致了芯片发热量急剧上升，使得芯片寿命下降。温度每升高10℃,GaAs或Si微波电路寿命就缩短为原来的3倍[1,2]。这都是由于在微电子集成电路以及大功率整流器件中，材料之间热膨胀系数的不匹配而引起的热应力以及散热性能不佳而导致的热疲劳所引起的失效，解决该问题的重要手段即是进行合理的封装。 所谓封装是指支撑和保护半导体芯片和电子电路的基片、底板、外壳,同时还起着辅助散失电路工作中产生的热量的作用[1]。 用于封装的材料称为电子封装材料，作为理想的电子封装材料必须满足以下几个基本要求[3]: ①低的热膨胀系数,能与Si、GaAs芯片相匹配,以免工作时,两者热膨胀系数差异热应力而使芯片受损； ②导热性能好,能及时将半导体工作产生的大量热量散发出去,保护芯片不因温度过高而失效； ③气密性好,能抵御高温、高湿、腐蚀、辐射等有害环境对电子器件的影响； ④强度和刚度高,对芯片起到支撑和保护的作用； ⑤良好的加工成型和焊接性能,以便于加工成各种复杂的形状和封装； ⑥性能可靠,成本低廉； ⑦对于应用于航空航天领域及其他便携式电子器件中的电子封装材料的密度要求尽可能的小,以减轻器件的重量。 1.2国内外研究现状 目前所用的电子封装材料的种类很多,常用材料包括陶瓷、环氧玻璃、金刚石、金属及金属基复合材料等。国内外金属基电子封装材料和主要性能指标如表1-1。 表1-1常用电子封装材料主要性能指标[1,4] 材料密度（ρ） g/cm3 导热率（K） Watts/m·k 热膨胀系数 (CTE) ×106/K 比导热率 W·cm3/m·K·g Si 2.3 135 4.1 5.8 GaAs 5.3 39 5.8 10.3 Al2O3 3.9 20 6.5 6.8 BeO 3.9 290 7.6 74.4 AlN 3.3 200 4.5 60.6